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电磁波在波导中的传播受到波导内壁的限制和反射。波导管壁的导电率很高(一般用铜、铝等金属制成,有时内壁镀有银或金),通常可假定波导壁是理想导体,波导管内的电磁场分布可由麦克斯韦方程组结合波导的边界条件来求解。波导管内不能传输TEM波,电磁波在波导中的传播存在着严重的色散现象。波导中可能存在无限多种电磁场的结构或分布,每一种电磁场的分布称为一种波型(模式),每一种波型都有对应的截止波长和不同的相速。横截面均匀的空心波导称为均匀波导,均匀波导中电磁波的波型可分为电波(TE模)和磁波(TM 模)两大类 。
从应用角度看,描述波导的特征参数有以下四点:
色散特性
色散特性表示波导纵向传播常数
特征阻抗
特征阻抗Z与传播常数
TE:
TM:
特征阻抗Z在幅值上反映波导横向电场与横向磁场之比。当不同波导连接时,特征阻抗越接近,连接处的反射越小。波导的特征阻抗是量度连接处对电磁能反射大小的一个很有用的参量。
损耗
损耗是限制波导远距离传输电磁波的主要因素。
场分布
满足波导横截面边界条件的一种可能的场分布称为波导的模式,不同的模式有不同的场结构,它们都满足波导横截面的边界条件,可以独立存在。
波导中的场结构可以分为两大类:
TE 模:电场没有纵向分量
TM 模:磁场没有纵向分量
通常,波导专指各种形状的空心金属波导管和表面波波导,前者将被传输的电磁波完全限制在金属管内,又称封闭波导;后者将引导的电磁波约束在波导结构的周围,又称开波导。
介质波导采用固体介质杆而不是空心管。光导纤维是在光频率工作下的介质波导。微带、共面波导、带状线或同轴电缆等传输线也可以认为是波导。
当无线电波频率提高到3000兆赫至 300吉赫的厘米波波段和毫米波波段时,同轴线的使用受到限制而采用金属波导管或其他导波装置。波导管的优点是导体损耗和介质损耗小;功率容量大;没有辐射损耗;结构简单,易于制造。波导管内的电磁场可由麦克斯韦方程组结合波导的边界条件求解,与普通传输线不同,波导管里不能传输 TEM模,电磁波在传播中存在严重的色散现象,色散现象说明电磁波的传播速度与频率有关。表面波波导的特征是在边界外有电磁场存在 。其传播模式为表面波。在毫米波与亚毫米波波段,因金属波导管的尺寸太小而使损耗加大和制造困难。这时使用表面波波导,除具有良好传输性外,主要优点是结构简单,制作容易,可具有集成电路需要的平面结构。表面波波导的主要形式有:介质线、介质镜像线、H-波导和镜像凹波导。
金属管波导中的电磁波可以想象为沿Z字形路径在波导中行进,在波导的壁之间来回反射。对于矩形波导的特殊情况,可以立足于这种观点的精确分析。在介质波导中的传播也可以同样的方式看待,波被电介质表面的全内反射限制在电介质的内部。一些结构,如无辐射介质波导和高保线,使用金属壁和电介质表面来限制波。
波导线,也称之为花边或边线等,主要用在地面周边或者过道玄关等地方。一般为块料楼(地)面沿墙边四周所做的装饰线;宽度不等。楼地面做法中加入与整体地面颜色不同的线条以增加设计效果。
波导(WAVEGUIDE),用来定向引导电磁波的结构。在电磁学和通信工程中,波导这个词可以指在它的端点间传递电磁波的任何线性结构。但最初和最常见的意思是指用来传输无线电波的空心金属管。这种波导主要用作...
通风中的波导管 波导窗是什么东西? 答:带有电磁的管道和窗户
1893年J.J.汤姆森第一个提出波导的概念。1894年O.J.洛奇第一个用实验证明了波导。1897年罗德·瑞利第一个完成了在空心金属圆柱形波导中传播模式的数学分析。(McLachan, 1947.)
矩形
矩形波导中可以存在无限多个 TMmn 模,波型指数m,n分别表示电磁场沿波导宽边a和窄边b 的驻波最大值的个数,m,n=1,2,… 最简单的是TM11模。同样,还可以存在无限多个 TEmn模,m,n=0,1,2,…但不能同时为零。矩形波导中的最低模式是TE10模,其截止波长最长λC=2a,因此,就有可能在波导中实现单模传输。TE10模又称为矩形波导中的主模,是矩形波导中最重要的波型。实际应用中矩形波导都工作在TE10模。
圆
圆波导中也可以存在无限多个TMmn和TEmn模,m,n分别表示场沿圆周和径向的变化次数。圆波导中只存在TM0n,TMmn(m,n=1,2,…),TE0n和TEmn(m,n=1,2,…)模。圆波导中截止波长最长的主波是TE11模,其截止波长λc=3. 41a(a 为波导半径)。常用的模式还有TM01和TE01模。
什么是波导线我家需要走波导线吗
在现代装饰设计中,波导线使用频率非常高,无论是家居环境、办公场所还是商场中 都能见到。不过,也有很多朋友还是第一次听说这个名词。所以,波导线是啥呀? 一、什么是波导线? 1、波导线是一种瓷砖产品,主要是 镀金和微晶 平面两种。它选用的颜色一般较深, 上面会有比较复杂的图案设计。波导线的外形和用来铺设地板和墙壁的砖石产品区别很明 显,能够起分割功能区、加强视觉层次感的作用。 2、波导线一般是安装在客厅或大厅地面上,也可以安装在背景墙上。经过波导线的 装饰,能够让房间整体效果 显得更有艺术韵味 。而且使用了波导线之后,还能调节地砖和 墙砖规格,达到节省原理的效果。也能让施工变得更容易。 3、波导线又叫波导线,主要用在瓷砖与墙面的一小段宽度处或者玄关处给地面起装 饰作用,波导线宽度一般在 150mm 左右,最小不小于 100mm ,最大不大于 250mm 。 4、如果房子大的话,在客厅也可以做两
波导(WAVEGUIDE),用来定向引导电磁波的结构。常见的波导结构主要有平行双导线、同轴线、平行平板波导、矩形波导、圆波导、微带线、平板介质光波导和光纤。从引导电磁波的角度看,它们都可分为内部区域和外部区域,电磁波被限制在内部区域传播(要求在波导横截面内满足横向谐振原理)。
通常,波导专指各种形状的空心金属波导管和表面波波导,前者将被传输的电磁波完全限制在金属管内,又称封闭波导;后者将引导的电磁波约束在波导结构的周围,又称开波导。当无线电波频率提高到3000兆赫至300吉赫的厘米波波段和毫米波波段时,同轴线的使用受到限制而采用金属波导管或其他导波装置。波导管的优点是导体损耗和介质损耗小;功率容量大;没有辐射损耗;结构简单,易于制造。波导管内的电磁场可由麦克斯韦方程组结合波导的边界条件求解,与普通传输线不同,波导管里不能传输TEM模,电磁波在传播中存在严重的色散现象,色散现象说明电磁波的传播速度与频率有关。表面波波导的特征是在边界外有电磁场存在。其传播模式为表面波。在毫米波与亚毫米波波段,因金属波导管的尺寸太小而使损耗加大和制造困难。这时使用表面波波导,除具有良好传输性外,主要优点是结构简单,制作容易,可具有集成电路需要的平面结构。表面波波导的主要形式有:介质线、介质镜像线、H-波导和镜像凹波导。
电磁波在波导中的传播受到波导内壁的限制和反射。波导管壁的导电率很高(一般用铜、铝等金属制成,有时内壁镀有银或金),通常可假定波导壁是理想导体,波导管内的电磁场分布可由麦克斯韦方程组结合波导的边界条件来求解。波导管内不能传输TEM波,电磁波在波导中的传播存在着严重的色散现象。波导中可能存在无限多种电磁场的结构或分布,每一种电磁场的分布称为一种波型(模式),每一种波型都有对应的截止波长和不同的相速。横截面均匀的空心波导称为均匀波导,均匀波导中电磁波的波型可分为电波(TE模)和磁波(TM模)两大类。
弯波导和扭波导
在雷达或波导干线中常采用弯波导,以便按要求的角度改变波导的方向。在电场平面内弯曲的波导称为 E面弯波导(图2a),在磁场平面内弯曲的波导称为H面弯波导(图2b)。使用扭波导(图2c)可以改变传输波型的极化平面而保持波导的原方向不变。波导弯曲或扭转部分的截面略有变形就会使传播常数与未变形波导有所不同,从而引起失配。为使失配影响最小,弯波导或扭波导的长度可选为半波长的整数倍。
软波导
在波导线路中的某些位置有时采用弯波导或扭波导等作刚性连接不很方便,则可采用软波导,以起"软关节"连接的作用。它在馈线系统中还能调节因温度变化引起的馈线伸缩,对振动、转动起缓冲和稳定作用,使传输线路有一定的灵活性。软波导常用波纹金属管制成,其截面形状有圆、椭圆和矩形等,其中椭圆软波导也常作为主馈线使用。
阻抗变换元件
最基本的波导电抗单元有波导阶梯、膜片、销钉和螺钉等。波导中的不均匀性类似于能量存储器。膜片配置于波导横截面上,有对称、不对称和单片等型式。电容膜片可存储电能,等效电纳为容性。电感膜片和销钉可存储磁能,等效电纳为电感性。螺钉是可调电抗性元件,调节插入波导的深度可使电纳从电容性到电感性连续改变。但螺钉插入过深会引起损耗、击穿和打火等现象,因而这种可调螺钉一般只作为可调容抗元件使用。
波导接头
在众多的波导元件之中,各种类型的波导接头常常起核心作用。它可以将多个波导元件连接在一起构成微波电路,使电磁波的几种波型的功率按一定比例关系分配在各种元件之间。由波导元件连接成的微波电路不仅取决于它所包含的元件及其连接方式,还与接头的几何结构有关。
①规则波导中的电磁场[2]在横截面上的分布是一种驻波状态,而沿波导轴(z向)的分布是一种行波状态,也就是说,规则波导中的电磁场对横截面坐标和纵向坐标有着单独的依赖关系,即可表示成
因此,规则波导中的电磁场问题可分作两部分来研究,即研究波导横截面上场的结构或图形(横向问题)和研究这种场结构滑波导轴向传输的基本特性(纵向问题)。
②规则波导中电磁波传播的模式可分成TE模和TM模,它们又包括无穷多个结构不同的波型,构成规则波导的正交完备模系。③规则波导中的电磁场问题可以化为纵向场标量亥姆霍兹方程的求解来处理。